Excel在路基断面测量及土石方计算中的应用

周志华 安鑫鑫

摘要：中交一航局鹤大高速公路ZT08标段场地狭小、林木茂盛、山高沟深穿越大面积原始森林。路基多以挖方和半填半挖为主，地形变化极大，因此对测量土石方工作难度较高。文章通过项目中常用的Excel数据处理软件的常用功能，针对不同形式的路基、横断面及平面测量后既需要数据处理又需要通过AutoCAD绘图形成平面图、断面图的繁杂工作方式进行改变。

关键词：Excel数据处理；路基土石方断面计算；土石方计算；Excel散点图；测量土石方 文献标识码：A

中图分类号：P217 文章编号：1009-2374（2016）17-0054-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.025

1 概述

在国内高速公路迅速发展的今天，Office和AutoCAD已经成为工程项目管理必备的常用软件，而路基土石方计算则在高速公路的施工中是一项主要的工作。众所周知，路基土石方计算是一项工作量较大并且极其繁琐的工作，单一地使用Office或AutoCAD软件虽然比以往采用人工内业计算的方法更为快捷，但依然有很多局限性。那么如何打破这种局限性，接下来本文将会介绍通过Excel散点图将数据直接转换为所需的图形，并形成最终需要的结果。

2 Excel图形数据处理

随着测量仪器的精度和效率的日益提高，目前高速公路测量中已经开始普遍应用GPS和全站仪，而在测量仪器中导出的平面测量数据和横断面测量数据都是由坐标组成的，显然单纯地采用AutoCAD虽然可以精准制图，但其速度显然不能满足日常大量数据的处理，那么被誉为办公软件三大利器之一的Excel便可以解决这个问题。

2.1 Excel散点图

Excel散点图是通过横纵轴数据形成X、Y坐标标记于图中进行矢量计算，并根据输入点进行闭合连接形成图形，Excel散点图可以形成带标记的点、折线和平滑曲线，而作为可形成路基断面或平面测量的图形则可通过“带直线和数据标记的散点图”。

应用方法：

Excel散点图在文中以Excel 2013为例进行介绍。

工作簿插入菜单→散点图→更多散点图→带直线和数据标记的散点图，通过上述方法可以插入到工作簿中一个图标数据，下一步需要设置散点图，鼠标右键单击散点图→选择数据→选择添加，这样就会出现系列名称、X轴系列值、Y轴系列值，根据选项选择对应的数据范围。

2.2 Excel图形数据处理

在路基土石方计算中图形的数据处理、制表顺序和数据排列是重要项目，数据的排列体现测量中的高程和距离，而散点图则代表测量数据所生成的图形。根据图1所示，先要进行系列名称的输入，如有可选择的单元格可直接单击；如需要自主命名可输入=“名称”，之后进行X、Y轴系列值范围选择。

例：测量数据为4个点，分别在单元格B2、C2、D2、E2输入X坐标，在B3、C3、D3、E3输入Y坐标，之后编辑散点图数据分别用X、Y轴系列圈选，最后根据数据生成图形。

3 Excel图形数据计算

路基土石方工程工作量最大且最复杂的莫过于计算面积，之后通过平均断面法或者是棱台体计算方法去求解体积，在《路桥计算手册中》常用的面积计算方法有积距法、坐标法、几何图形法，在对这三种公式的研究中符合Excel散点图生成图形的计算方法只有坐标法。

3.1 路基土石方工程量计算方法

全站仪或GPS已经成为常用的测量工具，在每次测量平面或者断面我们都会得到两个值X、Y，那么平面测量可以直接得到X和Y坐标，断面测量时也会得到两组数据高程和偏距，高程则为X坐标，偏距则为Y坐标，因此坐标法就是已知断面图上各转折点坐标（X，Y）通过每点之间的乘积获得所测量面积的方法。坐标法计算断面面积公式为：

坐标法是一种高精度且很适用于计算机计算的一种方法，并且Excel可以直接通过测量坐标来生成断面图形。而在计算土石方量时由于两断面之间的断面差很大，所以平均断面法显然只是估算值，一般精度较高的计算方法采用棱台法进行计算。棱台法计算公式为：

在日常的计算中，如果A1或A2其中任意一项为0时，在Excel的计算结果就会出现#DIV/0！值，因此我们在计算过程中可以通过IF函数进行条件辨别，当A1=0时，选择原公式A1÷A2，当A2=0时，选择原公式A2÷A1，当A1=0、A2=0时，结果直接为0。

3.2 Excel横断面测量数据处理

鹤大高速公路ZT08标段主线路基长度有9.2km，由于地处山区，路基填、挖及半填半挖断面形式变化较大，因此采用Excel处理测量断面数据来解决该项工作复杂耗时的局面，在计算前首先要建立相应的表格，而表格的格式要符合后续计算的要求。

在实际施工中既要计算填方也需要计算挖方，因此在制作表格时要分别制作填方和挖方的坐标计算范围，在选择散点图数据的时候将数据设置成两组。下面将通过举例计算来进行说明：

鹤大高速公路K682+929.532～K682+949.532，现场实际测量的断面如下图：

根据上图测量完成的数据，如采用AutoCAD进行计算，绘图将是非常复杂的过程，采用Excel计算则只需要合理地制作好相应的表格就可以。

通过数据插入的散点图会自动生成图形。

3.3 Excel平、纵线路测量数据处理

Excel散点图不但可以生成直线图形，也可以通过GPS或全站仪测绘的坐标生成直线缓和曲线，因此可以通过散点图的图形组合，在制作表格的过程中进行数据分组，就可以实现数据图形一次生成。

现场测量完成后导出的数据为TXT文档格式，分别为点号、X坐标、Y坐标、Z坐标，以往采用AutoCAD通过数据形成图形是将X坐标、Y坐标复制到Excel中，之后采用&进行连接，最后将全部数据复制到多段线或样条曲线中形成线形。

应用方法：

制作表格时将直线和曲线进行分列。

图形插入依然选择散点图，在插入完成相应的数据后，选择图表中的组合直线部分数据设置成“带直线标记的散点图”，曲线部分设置成“平滑曲线散点图”，测量数据导入后自动成图。

4 Excel图形数据处理与AutoCAD图形数据处理

Excel图形的数据处理是通过单元格数据形成的一种矢量图，其优点就是可以直接通过数据形成所需要的图形，速度快，便于操作，并且可以通过Excel工程类函数直接成表，减少了将数据导入AutoCAD后二次操作的过程。

AutoCAD是具有完善的制图功能的一款软件，它可以与Excel进行综合应用，并且生成的图形可用于多个未知点的数据测量，而该功能是Excel所不具备的。在生成平面图的操作上AutoCAD可直接将Excel的数据转换为图形，并且可以通过插件自动生成里程等标注。

在日常的施工中，现场收方是不可缺少的工作之一，而往往单一的数据无法形象地体现出现场的一些情况，这种情况下采用Excel散点图可以极大地提高工作效率。

5 结语

伴随着国内管理机制的日益提高，项目管理已经开始启用更多智能化软件进行办公，目前Office办公软件依然是项目管理中不可替代的，合理地运用软件的操作不但可以节约时间、成本、人力等资源，同时也可以形成一种新的管理模式。Excel的应用范围非常广泛，本文中提出的方法只是Excel在工程应用的其中一种，同时也会有不足之处，其重点就是要善于合理的运用软件功能，并根据其功能合理地运用到日常的工作中。

（责任编辑：蒋建华）